Материал: Руководство к проведению практических занятий по курсу «Математика» во втором семестре. Бырдин А.П., Сидоренко А.А

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

 

 

 

 

 

b

Если f (x) 0

на a, b , то f (x)dx 0 и

 

 

 

 

 

a

b

b

S= f (x)dx

 

f (x)

 

dx .

 

 

 

 

a

a

Если f(x) принимает на a, b значения разных знаков, то

b

S f ( x) dx .

a

Пример. Вычислить площадь фигуры, ограниченной ли-

ниями: y 1x ; y 0; x 1; x 2 (рис. 4).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решение: S

dx

ln x

 

12

ln 2 ln1 ln 2 (кв. ед.).

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

+

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

2

 

 

 

 

xt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 4

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 5

 

 

 

 

 

Пример. Вычислить площадь фигуры, ограниченной ли-

ниями y sin x

0 x 2 ; y 0 (рис. 5).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

0 x

 

 

 

 

 

 

 

 

Решение: sin x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

2x 2

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

S

 

sin x

 

dx sin xdx

( sin x)dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

70

 

 

 

 

 

cos x 0 cos x 2 1 1 1 1 4.

Иначе: S 2 sin xdx 4 .

0

4.2. Длина дуги плоской кривой

Пусть в прямоугольных координатах на плоскости задана кривая уравнением у= f(x), непрерывная на a, b .

Длина дуги кривой у= f(x) на a, b вычисляется по фор-

муле

b

L 1 f (x) 2 dx .

a

Пример. Определить длину окружности x 2 y 2 r 2 .

Решение. Вычислим длину четвертой части окружности, лежащей в первом квадранте. Тогда уравнение дуги АВ будет

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y r 2

x 2 ,

откуда y

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r 2 x2

 

 

 

 

 

Следовательно,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

 

 

 

 

 

 

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

 

1

 

 

 

 

 

x2

 

 

r

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L

1

 

 

dx

 

 

 

 

dx r arcsin

 

 

 

 

2 .

4

r 2

x2

 

 

 

 

r

 

 

r 2

x2

 

0

 

0

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Длина всей окружности s 2r.

4.3. Объем тела вращения

Пусть криволинейная трапеция, ограниченная сверху непрерывной кривой y=f(x) a x b , вращается вокруг оси Ох.

Объем тела вращения вычисляется по формуле

71

b

Vx f ( x) 2 dx .

a

Пример. Сегмент параболы y 2 4x , отсекаемый прямой

х=1, вращается вокруг оси Ох. Найти объём тела вращения (рис. 6).

 

 

 

y

O

 

 

x

y

 

 

 

Рис. 6

1

 

1

 

Решение: V 4xdx 2x 2

 

2 (куб. ед.).

 

 

0

 

 

0

 

 

 

Задачи для самостоятельного решения: [1, гл.12, №№ 10,

12, 19, 41, 45, 46], [3, №№ 1596 1599, 1613 1615, 1628 1631, 1636 1638], [4, гл.6, №№ 6.3, 6.5, 6.7, 6.11, 6.15, 6.41,

6.42, 6.55, 6.57 6.69, 6.81, 6.83, 6.86].

Задачи для самостоятельного решения

Найти площади фигур, ограниченных линиями:

1.

y 4 x2 , y 0.

 

2. y 2 2 px, x h.

 

3.

y ln x, x e, y 0.

4. y x2 , y 2 x2.

 

5.

y x2 , y = 1. 6.

y cos2 x sin 2 x, y 0, x 0,

x / 4.

 

 

 

72

 

7.

y

 

x

 

1,

y 0, x 2, x 1.

 

 

 

 

8.

y sin x,

y x2 x.

9. y arcsin 2x, x 0, y / 2.

10.

y sin 2x,

y 1, x / 2, где

/4 x / 2.

11.

x2 y 2

1,

x 2.

12.

xy 4, x 4, y 4, x 0, y 0.

 

y x2 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

x2 1,

 

13.

y x.

14.

y 0, x 2, x 2.

15.

Найти площадь фигуры, заключенной между параболой

y x2 2x 2, касательной к ней в точке (3, 5) и осью Оу.

16.

Найти площадь фигуры, заключенной между параболой

y x2 4x 3

и касательными к ней в точках (0, 3) и (3,0) .

Найти длину дуги кривой:

17. y x3 / 2 от x 0 до x 4.

18. y x2 1, отсеченной осью Ох.

19.

y

 

a

e x / a

e x / a от

x 0 до x a.

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20.

y ln cos x

от

x 0

до

x / 6.

21.

y ln sin x

от

x / 3

до

x 2 / 3.

22.

y

x2

 

1

ln x

от

x 1

до

x e .

 

 

 

 

 

4

 

2

 

 

 

 

 

 

23.

y 2

4

 

(2 x)3

от

x 1 до x 2 .

 

 

9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

24.

y x2 от

х = 0

до x 2 .

 

25.

x et sin t,

y et cos t,

0 t / 2.

26. Астроиды

x a cos3 t,

y asin3 t .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

73

27. Кардиоиды a 1 cos , a 0,

0 2 .

Найти объемы тел, образованных вращением фигуры, ограниченной линиями:

28.y2 2 px, x h вокруг оси Ox.

29.y 4 x2 , y = 0, x = 0, где x 0 вокруг: 1) оси Ох;

2)оси Оу .

 

y x2 ,

y

 

 

 

вокруг оси Ох.

 

 

30.

 

x

 

 

31.

 

y e x ,

x 0, x 1,

y 0 вокруг: 1) оси Ох;

2) оси Оу.

32.

y x2 1, y 0,

x 1,

x 2 вокруг: 1) оси Ox; 2) оси Оу.

33.

y x3 ,

y 1, x 0 вокруг: 1) оси Ох; 2) оси Оу.

34.

 

y x x2 ,

y 0 вокруг

каждой из следующих прямых:

1)

y = 0;

2)

x = 0; 3) x = 2;

4) x= 2;

5) y = 1;

6) y = 2.

35.

 

y ln x ,

y 0 ,

x = e вокруг каждой из следующих пря-

мых: y = 0; 2) x = 0;

3)

y = 1; 4) x = 1; 5) x = 1; 6) y = 1.

36.

y sin x ,

y = 0,

0 x вокруг каждой из следующих

прямых:

y = 0;

2) x = 0;

3) x 2 ;

4) x = 1;

5) x = 2;

6)

y = 1;

7)

y = 2.

 

 

 

 

 

 

 

37 x2 y 2 4,

y = 2,

y = 0 вокруг оси Ох.

 

38.

y x,

y x2 вокруг: 1)

оси Ох; 2)

оси Оу.

 

39.

 

y cos 2x ,

y 0,

x = 0, где,

0 x / 4 вокруг: 1) оси

Ох;

2) оси Оу.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

40.

 

y sin x ,

y 0, где 2 х 3

вокруг каждой из следую-

щих

прямых: 1) y = 0;

 

2) x = 0;

 

3) х ;

4) y = 2.

74

Источник: https://studfile.net/preview/16565860/